新能源就在我们身边
——科学家揭开磁场能量释放的最基础形式
王达水
能量释放的最基础形式，是磁场磁力线的碎裂，进而释放出大量的光能和热能。虽然这是人们很早就发现的事实，但是，人类科技界总是不愿意或者是无法从理论上越过这一认识上的鸿沟。当有《论统一场》（全文见：http://vip.bokee.com/20070714327206.html全文见：http://vip.bokee.com/20070714327206.html）理论解释其原理时，只是理论人名不见经传，并无力用英语在国际学术界交流，因此，新的理论难以传播，新的科技思路难以启动。
今天，美国科学家通过研究极光及其星际磁场的重联特性（磁场重联：磁场磁力线在空间的重新组合排练），揭开了极光突然变亮的本质原因。
尽管如此，前沿科学家还是没有预见到新的文明曙光，即：如何让人造磁场的磁力线实现人工重联，特别是利用地表磁场来实现“人工重联”，进而开发出新能源与新的动力设备。强调这一超前发展的预见性，才是本文最根本的目的。同时，笔者衷心希望中国科技界在开发磁场能源这个新领域里，务必解除思想束缚，始终走在世界最前沿。
二〇〇八年八月三日
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附件一：
科学家揭开极光突然变亮之迷
据《参考消息》2008-07-26题为“科学家揭开极光突然变亮之迷”的文章报道：[ 路透社华盛顿7月24日电 ] 五彩缤纷的北极极光展示了地球最光辉夺目的自然现象。
如今，科学家运用美国国家航空与航天局(NASA)的五个卫星和二十个地面观察站的资料，揭开了造成频繁极光爆发、是地球最北端及最南端区域上空微弱的绿、红、紫色光闪变得更加壮观的原因。
科学家们24日在期刊《科学》杂志网站版上发表报告称，在地球与月球距离的三分之一处发生的磁爆使得北极光和南极光突然变亮。
数十年来，科学家对触发极光突然变闪耀的机理一直寸有争议。
“西弥斯”卫星组以及位于加拿大和美国阿拉斯加的20个地面观测站网络获取的研究结果证实，极光耀现是由于一种叫作“磁重联”的作用所致。
极光耀现与太阳风有关。地球磁场的磁力线在储存太阳能量时深及遥远的太空。
研究人员指出，这两个磁场的磁力线由于储存太阳风的能量而互相靠近，二者之间达到一个临界值时，磁力线就回重新排列，导致磁能转化为动能和热能。这种能量的释放造成了瞬间爆发的极光耀现。
洛杉矶加利福尼亚大学领导此项研究的瓦西利斯．安耶洛普洛斯表示：“我们发现这个磁联作用最初离地球很远，后来发现向地球方向传播过来。”
月球的位置距离地球38.5万公里，而磁联作用发生在大约距离地球12.8万公里处。
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附件二：
经过多年的争议 美国科学家终于确定极光的成因
中新网7月26日电 太阳风与地球大气原子冲撞后产生的极光通常极其微弱，肉眼难见，但人们偶尔能见到科学家称为动态极光的耀眼光辉。
经过多年的争议，美国科学家终于确定了动态极光的成因。
据联合早报网的消息，美国一组科学家利用美国国家航空与航天局(NASA)的五个卫星和二十个地面观察站的资料进行分析，结果，他们发现，北极光和南极光之所以会突然绚亮耀眼，是受亚暴即地球磁层能量释放干扰所致。
这一个科学家小组24日在期刊《科学》的电子版上发表报告说，对“西弥斯”(THEMIS)卫星观测结果的最新分析表明，磁重联理论(magnetic reconnection)是正确的。
磁重联理论认为，亚暴发生在距离地球约12万8000公里的地方，也即是由地球往月球三分之一路程处。在那里，地球磁层两个磁场的磁力线由于贮存太阳风能量而相互靠近。当二者之间达到一个临界值时，磁力线便重新排布，导致磁能转化为动能和热能。能量释放促使极光瞬间变得明亮斑斓。
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附件三：
我国科学家首次描绘太空磁场三维天然舞姿(图)
http://www.sina.com.cn 2007年09月05日 11:13 新华网
http://tech.sina.com.cn/d/2007-09-05/11131719798.shtml
“天然舞姿” 照片为地球磁层的示意图以及欧洲空间局“星簇”（Cluster）卫星探测到的“磁重联”三维几何结构。黄色框内为“磁重联”三维几何结构图。 一个以我国科学家为核心的国际联合研究团队通过卫星观测数据，首次观测到了主导太阳耀斑、极光、磁暴等太空自然现象的基本物理过程――“磁重联”的三维几何结构，描绘出了人类前所未见的太空磁场的“天然舞姿”。这将有助于为人类航天飞行等活动建立更加准确的空间天气预报模型。 新华社发(资料照片)
新华网北京9月5日电 (记者 吴晶晶、李斌) 一个以我国科学家为核心的国际联合研究团队通过卫星观测数据，首次观测到了主导太阳耀斑、极光、磁暴等太空自然现象的基本物理过程——“磁重联”的三维几何结构，描绘出了人类前所未见的太空磁场的“天然舞姿”。这将有助于为人类航天飞行等活动建立更加准确的空间天气预报模型。
以中科院国家天文台肖池阶副研究员，
·物理学》上。
磁重联是影响空间环境和空间
欧洲空间局官方网站称：“这是一个由中国科学家主导的国际团队得到的先驱性发现。”并指出这一成果“揭示了前所未见的三维磁场的‘天然舞姿’”。欧洲物理学会前主席马丁·胡伯教授表示：“这一工作确实是朝着确立三维磁重联观测基础的一个重要进展。”
作为“空间天气”研究的重要基础课题，各国科学家一直在研究磁重联现象。上个世纪五六十年代，科学家建立了磁重联的二维模型，并在七八十年代提出了磁重联的三维理论模型，但后者一直没有被真正观测到过。
在我国“地球空间双星探测计划”与欧洲空间局“星簇”(Cluster)计划的合作中，我国科学家利用“星簇”计划提供的迄今唯一符合太空三维探测要求的多卫星观测手段和国家天文台博士研究生赵辉及其导师汪景琇研究员发展的诊断方法，于2005年底首次证实自然界中存在磁零点。之后一年多，这个研究团队经过对卫星观测数据的反复分析和计算，进一步找到了匹配的磁零点对，证实了三维磁重联的磁场几何结构。
“在许多科学家认为几乎不可能的情况下，我们采用突破性的几何学诊断方法，最终观测结果表明磁重联的三维几何结构是由一对磁零点、两个由磁零点分别决定的特殊平面，以及两平面之间的交线，即两个磁零点间的连线构成。”肖池阶说。
伴随着我国步入空间大国的快速进程，我国近年来十分重视空间天气和空间环境研究，并将建设东半球空间环境地基综合监测子午链(即“子午工程”)。有专家表示，准确的太空灾害天气预报可帮助科学家及时采取措施减少损失，如为卫星调整轨道，推迟宇航员空间行走，为飞机、舰船导航系统采取保护措施和为通讯寻找替换频率等。
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附件四：
我科学家探测太空磁重联三维几何结构背后的故事
http://www.sina.com.cn 2007年09月05日 15:25 新华网
http://tech.sina.com.cn/d/2007-09-05/15251720520.shtml
谁持“磁”练当空舞
——我国科学家探测太空磁重联三维几何结构背后的故事
新华网北京9月5日电 (记者 吴晶晶、李斌) 在浩瀚的太空中，发生着一种十分常见的被科学家称为“磁重联”的物理过程，导致了太阳耀斑、极光、磁暴等自然现象的产生。科学家们上个世纪七八十年代就提出了磁重联的三维理论模型，但至今没有真正观测到过。
一个由我国科学家为核心的国际联合研究团队通过卫星观测数据分析，在世界上第一次真实捕捉到了“磁重联”现象这一太空磁场的“天然舞姿”。
中国双星探测计划与欧空局“星簇”计划的成功对接
随着人类的空间活动越来越频繁，国际上对空间天气的研究出现前所未有的关注。三维空间的磁重联现象是影响甚至主导诸如天体喷流、太阳耀斑、极光和磁暴等天文和空间现象的重要物理过程，是研究空间天气的重要基础课题。
近年来，世界主要国家不惜耗费巨资，提出和实施一系列空间和地面探测计划，仅仅发射和计划发射的空间天气研究卫星就不下数十颗，建设了多个基于国家或国际合作的重大基础科学项目和大尺度基础研究平台。
伴随着我国步入空间大国的快速进程及对航天安全保障的新的更高更迫切的要求，在中国科学院空间科学与应用研究中心刘振兴院士等的大力推动下，我国实施了第一个空间科学探测计划——“地球空间双星探测计划”，并与欧洲空间局 “星簇”(Cluster)计划开展了合作，形成人类历史上第一个对地球空间的六点立体探测体系，其观测数据和科学成果由双方共享。
中国科学院国家天文台副研究员肖池阶介绍说：“我们的成果正是星簇计划四颗间距10公里至10000公里、装备相同探测仪器的卫星提供的观测数据得出的，这是迄今为止唯一符合三维空间探测要求的卫星观测手段。”
“双星计划的实施和国家自然科学基金的支持提供了国际合作的机遇。”北京大学教授濮祖荫表示。
在国家自然科学基金重大项目、“973”项目、中国科学院创新项目等支持下，科学家们于2005年底首次观测到了太空中磁零点的存在。此次三维磁重联几何结构的观测结果更是引起了国际学术界的广泛关注。
“以前磁重联的三维几何结构都是理论上的，这一次我们用卫星把所有结构都探测清楚了。”北京大学教授王晓钢说。
方法上的突破打开了新发现的“神奇之门”
在濮祖荫教授的电脑里，记者看到了海量的数据和纷繁复杂的线条、图表。要在浩如烟海的卫星观测资料中找出规律谈何容易。
“最初我们完全没有卫星数据分析的经验，真正是‘白手起家’，边学边做。科学研究的过程也是人才成长的过程。” 濮祖荫说。
此前，国内外科学家对太阳上磁重联结构和物理过程的研究一直在进行。国家天文台研究员汪景琇和博士研究生赵辉首次用一种被称为“庞加莱指数”的几何方法证明了太阳活动区上空由观测数据外推的磁场有三维磁零点存在。肖池阶等正是得益于这一方法上的突破，使数据分析过程豁然开朗。
“我们抓住了空间中的一个磁重联事件，并利用“庞加莱指数”的方法证实了磁重联的三维几何结构。”肖池阶说，“这是学科交叉和团队协作的成果。”
说起这支团队，王晓钢很是感慨：“我们因为对同一个科学问题的共同兴趣走到一起，大家都能够沉下心来做学问，发挥各自特长，齐心协力、团结合作才能取得这样的成绩。”
这只是漫长过程中的一小步
在航天飞行时，大磁暴、高能带电粒子可能会危及航天器的安全和航天员的健康甚至生命；在地球上，一些剧烈的空间天气过程甚至会影响短波通信和手机信号……
目前很多国家都在致力于建立空间天气预报模型，但目前基本处于起步阶段。这一研究成果将有助于对磁重联现象进一步深入理解，使得今后建立空间天气预报模型能更加准确。
“目前，国内外很多科学家已经开始着手开展三维空间的理论和数值模拟研究。我们一刻也不能懈怠。”濮祖荫说。
“接下来，我们还将继续研究磁重联的物理过程具体是怎样发生的、到底是电子还是离子在起主导作用等。”王晓钢说，“这些问题目前国际科学界争议很大，大家都希望尽快通过实验研究和卫星观测得出科学的论断。”
“我们只是完成了漫长过程中的一小步。”科学家们对此非常清醒。